高原地区CRTSI型双块式无砟轨道施工技术浅析

陈喜刚

（中铁二局集团新运工程有限公司，四川 成都 610036）

0 引言

高原地区高速铁路双块式无砟轨道施工，混凝土道床实体质量控制尤为关键，需预防混凝土开裂、季节性冻融对轨道结构造成破坏，以提高其耐久性和稳定性。无砟轨道施工采用标准轨道排架和混凝土保温保湿等技术措施，大大降低了高原特殊气候环境对施工的不利影响，确保了施工质量。在对高原地区高速铁路CRTSI型双块式无砟轨道施工技术进行研究、实践和论证中取得的成果很好地解决了高原环境温差大、干燥多风、日照强烈等自然条件下无砟轨道施工的技术难题。本文对该技术进行分析总结。

1 工程概况

1.1 工程简介

兰新客运专线西宁至张掖站前工程LXS-8标段位于甘肃省中牧山丹马场和张掖市民乐县境内。施工里程 DK345+155～DK407+122，线路全长 61.363 正线公里，全段铺设CRTSI型双块式无砟轨道122.726 单线公里，其中路基段长度60.856km，桥梁段长度24.59km，隧道段长度37.28km。

1.2 自然条件

工程地处祁连山高原、高海拔地区（海拔在2500～4000m 之间），气候寒冷，昼夜温差大，日照强烈，干旱多风，冰冻时间长，存在一定的冻融冻胀破坏危害。该地区年平均气温8.4℃，最冷月平均气温-9.1℃，年平均降雨量113.9mm，蒸发量2002.5mm。

1.3 无砟轨道设计简介

全段采用CRTSI型双块式无砟轨道结构系统。CRTS I 型双块式无砟轨道结构自上而下依次由：钢轨、扣件、轨枕、道床板和底座板（支承层）构成。钢轨采用60kg/m、U71Mn（G）100m 定尺长无螺栓孔新轨，扣件采用Vossloh（福斯罗）300 型扣件，扣件节点间距为650mm，轨枕采用双块式桁架轨枕，道床板采用C40 钢筋混凝土结构。

2 施工总体方案

当箱梁架设完成且桥面保护层达到设计强度，路基、桥梁、隧道工后沉降和桥梁收缩徐变评估满足无砟轨道铺设要求，布设CPⅢ控制网且经评估后方可进行无砟轨道施工，无砟轨道铺设、粗调、精调均以CPⅢ测量控制网进行控制。无砟轨道采用排架法施工。路基和中小桥梁地段混凝土支承层或底座交接完成后，采用汽车运输轨道散料，从沿线便道进入，用吊车卸放轨料（底层钢筋预先铺设绑扎），人工配合汽车吊摆放轨枕用排架组装轨排，排架法调整轨道就位，精调后关模浇筑道床板混凝土。路基、桥梁地段道床混凝土采取吊车吊料斗或汽车泵泵送浇筑，跨河桥或桥高＞30m 的特殊桥梁地段安设地泵，铺设管道输送混凝土进行浇筑[1]。隧道内和特大桥段用随车吊运输轨道散料，卸放于两线间，人工配合跨双线龙门吊散布轨枕组装轨排，左右线相错交替流水循环施工。一条线道床板混凝土浇筑通过罐车溜槽放料浇筑，另一线道床板混凝土采用龙门吊吊运料斗浇筑[2]。

3 无砟轨道施工方法及施工工艺

3.1 无砟轨道施工工艺

无砟轨道施工工艺见图1所示。

图1 无砟轨道施工工艺流程图

3.1.1 轨排组装

（1）散布轨枕：使用吊车（龙门吊）与轨枕专用吊具将轨枕吊放在底座上,每次起吊每垛的1层（5根轨枕）。

（2）匀枕：按照底座上轨枕块的定位线挂线匀枕，轨枕间距±5mm，横向偏差＜1mm。

（3）排架组装：人工配合起重设备将轨道排架工具轨底面与扣件承轨槽对齐，平稳、缓慢地将排架放置于轨枕上进行组装。

（4）排架铺设：根据测量基标点使用“L”尺定位铺设排架。

3.1.2 轨排粗调

利用排架横、竖向调节器对轨排进行粗调，使用“L”尺及电子道尺检测轨道中线、水平、高程，中线偏差±5mm，高程偏差-2～-5mm。轨道调整时按照先中线后高程的顺序进行，如图2 所示，调整顺序：1→4→5→8→2→3→6→7，1→2→3→4→5→6→7→8[3]。

图2 轨道粗调顺序

3.1.3 轨排精调

采用高精度全站仪通过后方交会自由设站，测量小车实时显示检测点处的轨道几何状态，对轨道进行精调，每班应预留3 榀排架进行搭接。当精调完成距浇筑混凝土超过6h 或温度变化超过15℃时，需对轨道几何状态重新复测后方能进行混凝土浇筑[4]。

3.1.4 道床板混凝土浇筑及养护

（1）混凝土布料及振捣：道床混凝土由拌合站集中拌制，混凝土罐车运输到施工现场，采用汽车泵或料斗浇筑，浇筑时应3 点布料，采用4 根捣固棒进行振捣[5]。振捣时分前后两区间隔2m 振捣，前区采用Ф50 捣固棒振捣轨道中间、轨枕底部等大面部位，后区采用Ф30捣固棒加强振捣轨枕四周及底部、道床侧边。混凝土布料工艺如图3所示，振捣工艺如图4所示。

图3 混凝土布料工艺图

图4 混凝土振捣工艺图

（2）抹面：混凝土振捣完成后，及时修整、抹平混凝土裸露面，用坡度尺完成并预留横向排水坡，随后再用钢抹抹平压实。为防止混凝土表面失水产生塑性裂纹，在混凝土初凝前（用手指按压混凝土表面无凹坑）进行第三次抹面。抹面时严禁洒水润面，抹面过程中要注意加强对钢轨下方、排架横梁下方、轨枕四周及道床面排水坡的控制[6]。

（3）放散应力：混凝土初凝后松开排架支承螺栓1/4～1/2 圈，同时松开扣件和钢轨接头夹板螺栓，避免温度变化时钢轨伸缩对混凝土造成破坏。

（4）养护：混凝土初凝后（经工艺试验检测6～8h后达到初凝），及时喷涂养护液（成膜厚度不小于0.2mm）覆盖两布一膜进行保湿养护。

4 无砟轨道结构施工的关键技术措施

4.1 高性能混凝土施工技术

（1）道床板混凝土配合比设计。道床混凝土产生开裂的主因是浇筑成型后混凝土发生了收缩。混凝土收缩分为失水过快的塑性收缩和停止养护后不可逆的干燥收缩。铁路总公司科技研究开发计划项目《干旱风沙地区混凝土和无砟轨道施工质量控制措施研究》成果报告表明，胶凝材料用量及掺合料种类对混凝土干燥收缩影响较大，砂率的影响次之，含气量的影响最小[7]。因此，道床混凝土拌合物在满足力学性能和耐久性能的前提下，低收缩混凝土的制备应遵循以下原则：胶凝材料用量宜控制在380kg/m3左右，不宜超过400kg/m3；掺合料应优先选用优质粉煤灰，掺量宜为30%，矿渣粉不宜单独使用；砂率不宜大于40%；混凝土入模含气量宜控制在4%～6%。

（2）普通掺合料配合比。从表1 数据可以看出，所选定的配合比满足施工要求。工程所处的环境为高原干旱风沙地区，对预防恶劣环境下混凝土的开裂提出了严峻挑战。优化配合比只能在一定程度上降低混凝土干缩开裂，并不能全面抑制道床混凝土的开裂。

表1 道床混凝土配合比（单位：kg/m3）

（3）内养护剂配合比。内养护材料是能显著提高混凝土内部湿度，促进胶凝材料后期水化及提高道床板混凝土抗裂性能的新型材料。研究表明内养护材料具有内部补水、保水、减缩效应，其最佳掺量为胶材用量的8%左右，基于此确定的内养护材料配合比见表2，内养护材料对混凝土性能的影响见表3。

表2 添加内养护材料的配合比（单位：kg/m3）

表3 掺内养护剂的混凝土主要性能指标

（4）混凝土性能线外验证。在线外浇筑无砟轨道试验段，对2 种配合比性能及质量进行比较和验证，分别用掺加普通掺合料和掺加内养护材料的混凝土连续浇筑无砟轨道试验段，道床收面后在相同外界条件下采用“两布一膜”进行覆盖，保湿养护。试验段混凝土在覆盖养护过程中均没有裂纹出现，在后续的观察中发现普通掺合料的道床板轨枕周围有细小裂纹出现，而掺加内养护材料的道床板基本没有裂纹出现[8]。结合配合比试拌时的混凝土性能指标不难发现，基于内养护材料的道床板混凝土配合比优于掺加普通掺合料的配合比。

4.2 混凝土保湿养护技术措施

工程地处祁连山高原、高海拔地区，昼夜温差大、干燥多风、日照强烈，自然条件差。为避免阳光直射和大风导致混凝土水分蒸发过快，预防道床板产生开裂，混凝土浇筑完成后立即搭设作业棚，混凝土收面在施工作业棚内完成。混凝土养护采用喷涂养护液覆盖两布一膜保湿养护[8]。

4.3 混凝土保温养护技术措施

为避免露天大温差对混凝土的影响，在混凝土浇筑后搭设保温棚，配置暖风机进行升温。隧道洞门采取封闭措施保温。冬季施工时混凝土强度未达到设计强度的40%以前不得受冻，保温养护不少于7d（根据实时气温情况确定），之后覆盖土工布和棉被自然养护，混凝土养护期不得少于28d。

5 结束语

在双块式无砟轨道施工过程中，确保轨道几何状态和道床实体质量是施工控制的重点和难点，特别是在高寒干旱地区尤为突出。在无砟轨道施工过程中，通过多次的工艺性试验，对施工方法和工艺进行分析总结，最终确定轨道排架铺设及精调、混凝土浇筑、保温保湿养护关键技术措施的作业标准和控制要点。在施工过程中严格按照施工方法和工艺流程执行，有效指导现场施工，提高了工作效率，保证了施工质量。在线路交验和联调联试时均取得了良好效果，确保了线路开通运营安全性和舒适性，对今后类似工程具有一定的借鉴意义。